岷江特大桥连续梁挂篮计算书.docx

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岷江特大桥连续梁挂篮计算书

遂资眉高速公路眉山段

K189+321.821岷江特大桥

连续梁施工

菱形挂篮设计计算书

编制：

复核：

审核：

J2-2合同段项目经理部

2013年08月

目录

1.工程概况1

2.控制节段选择1

3.检算依据1

4.计算方法2

5.挂篮各结构简介及主要尺寸拟定2

6.各结构计算过程4

6.1计算断面4

6.2腹板下的底模纵梁计算4

6.3底板下的底模纵梁计算6

6.4.底模后横梁及吊带F1、F2拉力计算6

6.5底模前横梁及吊带F1、F2拉力计算8

6.6箱内吊带拉力F3计算9

6.7翼缘板吊带拉力F4计算10

6.8翼缘板吊带拉力F5计算10

6.9吊带受拉计算11

6.10吊带销子剪力计算13

6.11上前横梁计算13

6.12主桁计算14

6.13.后锚固计算16

6.14.后锚点砼单位面积强度计算16

1.工程概况

该工程位于四川省眉山市松江镇至四川省眉山市永寿镇之间，跨度为（80+130+80）m刚构连续梁，是单箱单室、变高度结构，箱梁顶宽宽为12.1m，底宽7m。

梁高从8m变化到3m，腹板变化是从70cm变化到50cm。

该连续梁通过挂篮悬灌施工，0＃段长度为10m，设计悬灌长度为3.5m、4.4m。

1#节段开始为3.5m长，混凝土方量参照箱梁构造设计图纸

2.控制节段选择

鉴于挂篮的悬灌节段分为2种，节段长度不一样以及节段的重量不一样，那么挂篮施工总荷载对挂篮主构架及前后悬吊的受力效果就不一样，先根据集中挂篮的长度及其在单个节段长度内的最大混凝土施工方量对挂篮的受力进行概算。

3.检算依据

①.《遂宁至眉山高速公路K189+392.821岷江特大桥施工图设计文件》；

②.《钢结构设计规范》；

③.《公路桥涵施工规范》；

④.《路桥施工计算手册》；

⑤.其他相关设计资料。

4.计算方法

本设计计算采用容许应力法，荷载的计算只是计算实际发生的荷载，而不再增加荷载系数。

Q235B钢材的组合容许应力为145MPa进行控制。

混凝土容重根据采用2.6t/m3，灌注混凝土时考虑混凝土梁重的1.3倍作为超灌荷载及施工荷载。

5.挂篮各结构简介及主要尺寸拟定

一、底篮系统

1、底篮纵梁采用Ⅰ22a、[10用δ10mm钢板焊接而成一高100cm的桁架，焊缝厚6mm。

一个挂篮共有14片纵梁，具体结构形式见“底篮纵梁结构图”。

2、底篮后横梁采用两根Ⅰ45采用δ10mm加劲板焊接，吊带连接板厚20mm。

3、底篮前横梁采用两根Ⅰ40采用δ10mm加劲板焊接，吊带连接板厚20mm。

4、行走通道采用[20。

底篮纵梁与底篮横梁采用螺栓连接，螺栓孔直径17mm，螺栓直径16mm。

2、悬吊系统

底篮前后横梁吊带均为Q345钢，箱内锚带厚4cm，前吊带厚3cm，翼缘板吊带厚2cm。

箱内吊带销子直径为8.5cm，材质为45#钢，表面须经过热处理。

其余吊带销子直径为7cm。

3、主桁结构

主桁为菱形结构，由弦杆和节点板组成，杆件采用2根[32a口对口焊接成整体，焊缝采用间断焊，焊缝厚度δ8mm；然后在其腹板外侧及顶面加焊厚12mm的通长钢板，并满焊；同时在槽钢内销孔处贴焊16mm加强板；主桁节点板由两片厚度为δ20mm的钢板构成，主桁销子采用直径为120mm45#钢；主桁销子孔直径为120.5mm。

4、后锚系统和行走系统

后锚系统由后锚扁担梁、底座、底端锚固梁组成，后锚采用φ32精轧螺纹钢，一个挂篮共锚固8根。

行走系统由行走轨道、锚固梁、枕梁组成。

行走轨道采用Ⅰ32a，并在顶面加厚1cm钢板，轨道长度分2m和1.5m两种。

根据梁段的施工节段长度，以及0＃段的长度10m，拟定出挂篮的主要结构尺寸，主构架的前端长度是6m，后端中心长度是5m，底模前后横梁纵向中心水平距离是5.5，由于梁顶板是斜坡，因此挂篮的滑船高度不一。

至于底模的宽度、吊带及吊杆的位置情况，根据梁段横向尺寸及预应力设置情况来确定。

6.各结构计算过程

6.1计算断面

1#节段的断面图如下：

6.2腹板下的底模纵梁计算

经分析，1#段截面腹板下底模纵梁受力最大，底模纵梁按照简支梁进行计算的跨度为6.2m，计算荷载长度是3.5m。

混凝土箱梁腹板厚度是0.7m，腹板位置混凝土高7.6m（最高7.806m，最低7.366m），长3.5m。

（1）、箱梁实体荷载q1：

钢筋砼比重取2.6t/m3

q1=3.5×7.6×0.7×2.6×10=484.12Kn

（2）、钢模载荷q2。

（翼缘板模板与侧模板采用定型钢模）

q2=（3.5×7.6×2+0.7×3.5）×1.2=55.65×1.2=66.78Kn（模板取1.2Kn/m2，现场为1Kn/m2）

（3）、施工人员及设备荷载q3=0.7×3.5×2.5=6.13Kn。

（按规范取2.5Kn/m2）

（4）、砼振捣荷载q4=0.7×3.5×2=4.9Kn。

（按规范取2.0Kn/m2）

q=q1+q2+q3+q4=484.42+66.78+6.13+4.9=562.23Kn。

腹板下按照4根纵梁承受腹板荷载，那么单根纵梁承受的混凝土箱梁腹板均布荷载是：

q=562.23÷4÷3.5＝40.16kn/m。

根据桁架等效梁折算惯性矩公式可得：

折算抵抗矩

弯矩

弯曲强度

，满足要求。

扰度

（当

时最大），f最大为0.0016＜6.2÷400=0.0155m满足要求。

支点反力

，

6.3底板下的底模纵梁计算

混凝土箱梁底板混凝土厚度为0.85m，纵梁最大间距为0.86m单根工字钢承受的荷载是：

（1）、箱梁实体荷载q1：

钢筋砼比重取2.6t/m3

q1=0.85×0.86×2.6×10=19Kn/m

（2）、钢模载荷q2。

（翼缘板模板与侧模板采用定型钢模）

q2=0.86×1.2=1.03Kn/m（模板取1.2Kn/m2，现场为1Kn/m2）

（3）、施工人员及设备荷载q3=0.86×2.5=2.15Kn/m。

（按规范取2.5Kn/m2）

（4）、砼振捣荷载q4=0.86×2=1.72Kn。

（按规范取2.0Kn/m2）

那么单根纵梁承受的混凝土箱底板均布荷载是：

q=q1+q2+q3+q4=19+1.03+2.15+1.72=23.9Kn/m。

以上已算腹板下纵梁均布荷载为40.16Kn/m，满足要求。

远远大于此处荷载，在此不再重复计算。

支点反力

，

6.4.底模后横梁及吊带F1、F2拉力计算

底模后横梁是两根Ⅰ45组焊而成，共4个吊点，两个行走吊点未标示出来，行走吊点只承受1/2（底模+纵梁）及后下横梁自身的重量。

假设最边吊带拉力为F1，中间吊带拉力为F2,分段计算AB、CD段：

AB段支点反力

BC段支点反力RB=53.3×3=160Kn

所以F1=225.2+（5×14÷8+20÷4）=239Kn，F2=160+133.3+53.3+（5×14÷8+20÷4）=360.4Kn。

AB段，假设所求点到A点的距离为x，则该点的弯矩为

弯曲强度

，满足要求。

扰度

，满足要求。

BC段

弯矩

弯曲强度

，满足要求。

扰度

（当

时最大），f最大为0.0003＜1.95÷400=0.0049m满足要求。

6.5底模前横梁及吊带F1、F2拉力计算

底模前横梁是两根Ⅰ40组焊而成，共4个吊点。

假设最边吊带拉力为F1，中间吊带拉力为F2,分段计算AB、CD段：

弯矩

弯曲强度

，满足要求。

扰度

（当

时最大），f最大为0.00027＜1.95÷400=0.0049m满足要求。

支点反力

BC段：

弯矩

弯曲强度

，满足要求。

扰度

，满足要求。

支点反力RB=30.4×3=91.2Kn

所以F1=128.3+（5×14÷8+20÷4）=142Kn，F2=75.9+91.2+30.4+（5×14÷8+20÷4）=211.3Kn。

6.6箱内吊带拉力F3计算

（1）、箱梁实体荷载q1：

钢筋砼比重取2.6t/m3

q1=3.5×（1.2×0.28+0.49×1.6）×2.6×10=101.9Kn

（2）、钢模载荷q2。

（翼缘板模板与侧模板采用定型钢模）

q2=3.5×（5.8+3）×1.2=37Kn（模板取1.2Kn/m2，现场为1Kn/m2）

（3）、施工人员及设备荷载q3=3×3.5×2.5=26.3Kn。

（按规范取2.5Kn/m2）

（4）、砼振捣荷载q4=3×3.5×2=21Kn。

（按规范取2.0Kn/m2）

q=q1+q2+q3+q4=101.9+37+26.3+21=186.2Kn。

均布荷载是：

q=186.2÷3.5＝53.2kn/m。

支点反力

6.7翼缘板吊带拉力F4计算

（1）、箱梁实体荷载q1：

钢筋砼比重取2.6t/m3

q1=3.5×1.4×0.29×2.6×10=37Kn

（2）、钢模载荷q2。

（翼缘板模板与侧模板采用定型钢模）

q2=3.5×1.4×1.2=5.9Kn（模板取1.2Kn/m2，现场为1Kn/m2）

（3）、施工人员及设备荷载q3=2.55×1.4×2.5=9Kn。

（按规范取2.5Kn/m2）

（4）、砼振捣荷载q4=2.55×3.5×2=7.1Kn。

（按规范取2.0Kn/m2）

q=q1+q2+q3+q4=37+5.9+9+7.1=59Kn。

腹板下按照4根纵梁承受腹板荷载，那么单根纵梁承受的混凝土箱梁腹板均布荷载是：

q=59÷3.5＝16.9kn/m。

支点反力

6.8翼缘板吊带拉力F5计算

（1）、箱梁实体荷载q1：

钢筋砼比重取2.6t/m3

q1=3.5×1.15×0.54×2.6×10=56.5Kn

（2）、钢模载荷q2。

（翼缘板模板与侧模板采用定型钢模）

q2=3.5×1.15×1.2=4.8Kn（模板取1.2Kn/m2，现场为1Kn/m2）

（3）、施工人员及设备荷载q3=3.5×1.15×2.5=10.1Kn。

（按规范取2.5Kn/m2）

（4）、砼振捣荷载q4=3.5×1.15×2=8.1Kn。

（按规范取2.0Kn/m2）

q=q1+q2+q3+q4=56.5+4.8+10.1+8.1=79.5Kn。

腹板下按照4根纵梁承受腹板荷载，那么单根纵梁承受的混凝土箱梁腹板均布荷载是：

q=79.5÷3.5＝22.7kn/m。

支点反力

，

6.9吊带受拉计算

底篮前后横梁吊带均为Q345钢，箱内锚带厚4cm，前吊带厚3cm，翼缘板吊带厚2cm。

根据上面计算可知后吊带F1=239Kn、F2=360.4Kn、F3=118.6Kn、F4=37.7Kn、F5=50.6Kn。

前吊带F1=142Kn、F2=211.3Kn、F3=67.6Kn、F4=21.5Kn、F5=28.8Kn。

查表可得Q345钢轴向应力[σ]=200MPa。

20cm宽，4cm厚，销子直径8.5cm，吊带可承受拉应力为200×106×（0.2-0.085）×0.04=920Kn。

本挂篮最大拉力为360.4Kn，满足要求。

20cm宽，3cm厚，销子直径7cm，吊带可承受拉应力为200×106×（0.2-0.07）×0.03=780Kn。

本挂篮最大拉力为118.6Kn，满足要求。

20cm宽，2cm厚，销子直径7cm，吊带可承受拉应力为200×106×（0.2-0.07）×0.02=520Kn。

本挂篮最大拉力为50.6Kn，满足要求。

6.10吊带销子剪力计算

吊带销子为45#钢，查表可得45#钢剪应力[τ]=125MPa。

直径12cm销子可承受剪应力为3.14×0.06×0.06×125×106=1413Kn。

直径8.5cm销子可承受剪应力为3.14×0.035×0.035×125×106=709Kn＞360.4Kn。

直径7cm销子可承受剪应力为3.14×0.035×0.035×125×106=481Kn＞118.6Kn。

均能满足要求。

6.11上前横梁计算

上前横梁由[40a、[16a、[12焊接成整体。

中到中距离h为1.5m。

受力情况如下：

简化为两端简支外伸梁均布荷载：

q=（F4+F5+F1+F2+F3）×2÷10.6=（142+211.3+67.6+21.5+28.8）×2÷10.6=89.9Kn/m。

根据桁架等效梁折算惯性矩公式可得：

折算抵抗矩

弯矩

弯曲强度

，满足要求。

扰度

，满足要求。

支点反力F=F4+F5+F1+F2+F3+30.7÷2

=142+211.3+67.6+21.5+28.8+15.4=486.6Kn

6.12主桁计算

主桁材料为[32a口对口焊接，截面积A=2×48.5×10-4=97×10-4m2受力分析图如下：

，

可得F4=1.487F=723.6Kn，F5=1.6275F=704.1Kn。

，

可得F2=1.408F5=991.2Kn，F3=1.6275F=945.8Kn。

，

可得F前=1219.2Kn，F1=670.6Kn。

，

可得F后=729.4Kn，F1=670.6Kn。

查表可得A3钢轴向应力[σ]=140MPa。

[32a口对口焊接，截面积A=2×48.5×10-4=97×10-4m2可承受拉力为：

140×106×97×10-4=1358Kn。

主桁各构件最大拉力为F3=948.8，小于构件可承受拉力，满足要求。

前面已计算主桁直径12cm销子可承受剪应力为3.14×0.06×0.06×125×106=1413Kn。

主桁各构件最大拉力为F3=948.8，小于销子可承受剪力，满足要求。

6.13.后锚固计算

后锚是挂篮在整个施工过程中至关重要的受力环节，是保证挂篮安全施工的重要措施，后锚的安全度大小直接决定了挂篮施工的安全度大小，因此后锚历来被设计者所重视，需要有足够的安全系数，一般大于2.0。

从主构架的计算结果可知，主构架后锚力大小是F后=729.4Kn。

后锚是用4根20cm宽，3cm厚吊带，每根吊带承受力为729.4÷4=182.4Kn。

前面已计算20cm宽，3cm厚，销子直径7cm吊带可承受拉应力为200×106×（0.2-0.07）×0.03=780Kn＞182.4Kn，满足要求。

直径7cm销子可承受剪应力为3.14×0.035×0.035×125×106=481Kn＞182.4Kn。

6.14.后锚点砼单位面积强度计算

后锚吊带拉力通过垫板作用于混凝土上，每两个吊带位置加设δ20×200×1000mm垫板；考虑受力不均，偏于安全计算，取不均匀分配系数1.5，则通过垫板作用与混凝土的剪为（梁体为C50混凝土）：

Q=P/A=182.4÷（0.28×0.5）=1303Kpa=1.3＜2.74Mpa满足要求。

查混凝土施工规范：

混凝土强度标准值　（N/mm2）

强度

种类

混　凝　土　强　度　等　级

C15

C20

C25

C30

C35

C40

C45

C50

C55

C60

C65

C70

C75

C80

fck

10.0

13.4

16.7

20.1

23.4

26.8

29.6

32.4

35.5

38.5

41.5

44.5

47.4

50.2

ftk

1.27

1.54

1.78

2.01

2.20

2.39

2.51

2.64

2.74

2.85

2.93

2.99

3.05

3.11